吸引面積制御を利用した内成り栽培イチゴ収穫エンドエフェクタ

江畑　大樹

1. はじめに
　過本研究では内成り栽培されるイチゴを対象とし，これまでに研究されてきた収穫ロボットを基礎として，エンドエフェクタ（モータ･シャッタ･接地部･フォトセンサ），視覚部などからなる収穫ロボットの研究・開発を行った。

2. 実験装置
　図1に収穫ロボットの全体図を図2に今回製作したエンドエフェクタを示す。イチゴ収穫は吸引によって行う。これまでのエンドエフェクタでは①目的果実付近の未熟果も収穫する②開閉部が目的果実以外に接触するおそれがあるという問題があった。この問題点を解決するため①画像処理時に果実以外に周囲の未熟果，ヘタの検出を行い，接地部の降下点を調節する②吸引口に開閉可能なシャッタをつけ，果実に合わせて吸引面積の制御をするという改良を行った。シャッタの開度は4段階調節可能である。またシャッタをしめることにより，果実の落下が防止できトレイまで運搬可能である。地面に接地する部分にはカッタを装着し，接地部を回転することにより果柄を切断した。吸引ヘッドには2組のフォトセンサがあり，これにより吸引ヘッド内の果実の有無を判断した。

3. 収穫方法
　収穫作業は①画像を取り込み，画像処理により目的果実の位置・面積を検出，同時に近隣の未熟果などを検出する②画像情報を利用しシャッタの面積，接地部の降下地点を調節後，エンドエフェクタを果実上へ移動させる③エンドエフェクタ下降，果実を吸引する④エンドエフェクタを20mm上昇後果実の株側20mm移動させ，接地部回転により果柄を切断する⑤果実を吸引し，シャッタを閉める⑥果実を収穫トレイへ運搬するという手順で行った。

4. 実験結果
　室内に内成り栽培の環境を作り収穫実験を行った。表1に実験結果を示す。実験の結果，周囲の果実に接触することなく，すべての果実の収穫が可能であり，未熟果を同時に収穫することはなかった。これらの結果より今回の方式での収穫は可能であると考えられる。

表1　実験結果

	収穫果実				果柄 (mm)	作業回数	近接との距離 (mm)	備考
	重量 (g)	長さ (mm)	幅 (mm)	面積 (Pixel)	果柄 (mm)	作業回数	近接との距離 (mm)	備考
1	15.78	46	32	529	8	1	35
2	15.37	43	30	551	4	2	21	未熟果を先に吸引
3	15.20	42	30	560	0	2	36	先端に傷有り
4	23.69	58	38	734	11	1	20
5	26.94	57	38	761	13	3	18	未熟果を先に吸引
6	25.40	56	41	962	19	2	21	先端に傷有り
7	21.80	54	46	831	4	3	25
8	17.08	48	34	506	13	3	40
9	21.38	48	36	496	11	1	28
10	10.93	47	25	381	6	1	31
11	20.55	51	38	6770	11	2	24
12	26.80	60	39	1170	18	2	34	先端に傷有り

図1　収穫ロボット

図2　エンドエフェクタ